【正文】 支座采用裙座，裙座座體厚度為 50mm，基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)徑 3510mm，外徑 3920mm，基地腳螺栓公稱直徑 M56，數(shù)量為 6 個。 封頭內(nèi)徑為 3600mm. 由封頭厚度計(jì)算公式： δ=PcD i/（ 4[σ] tФ ） 式中： Pc— ； Di=3600mm； Ф= [σ] t=190Mpa（取殼體溫度為 250℃ ） δ=36005/ （ 4190 － 5 ） = 取 C2=3mm ； C1=，原整后取 δ=60mm ，所以封頭為 DN360060 。 由公式 Q=KS△Tm 得 S=Q/(K△Tm)= (20)=3740 m2 催化劑用量 入塔氣空速取 12020 h1 入塔氣量 ∕h 故催化劑體積為： 換熱管的選用及排列 管子的選用 選用 Ф 45 ，長度 7000mm 的鋼管，標(biāo)準(zhǔn) GB4237，雙鉬不銹鋼。2 ＝ 74（ 347K） 在 347K 時 H2O 的 Cp,mθ＝ +10﹣ 3347＝ ? ?31CHOHQ ＝ CnΔT＝ 640548K＝ ? ?32 CHOHQ ＝ CnΔT＝ 640＝ ? ?21HOQ ＝ CnΔT＝ 102513K＝ ? ?22HOQ ＝ CnΔT＝ 102325K＝ 1128426 又 ∵ ? ?3CHOHQ潛＝ 6401101247。＝ 甲醇在 48～ ℃ 時為液態(tài)，則：（ +48） 247。k） CH4 在 時的 Cp,mθ＝ ＋ 10﹣ 3＋ 10﹣ 6178。2 ＝ ℃ () 則在 時 CH CO CO、 H2的 Cp,mθ為： CO2在 時的 Cp,mθ＝ ＋ 10﹣ 3＝ （ J∕mol＝∕mol ＝ （ J∕molk） Q Cnt??吸 = 70％ 453＋ 36470％ 453＋ 4870％453＋ 70％ 453 = 假設(shè)出換熱器物料的溫度為 90℃ ，則出換熱器的平均溫度： ﹙ 90＋ 270﹚ 247。k ） H2在 393K 時的 Cp,mθ＝ ＋﹙﹣ ﹚ 10﹣ 3573＋ 210﹣ 6393178。32＝ 640 則 Q 出 ＝ nCp,mθt＝ Q 進(jìn) ?2 2 2 2 2 2 33 4 4( ) , ( ) ( ) , ( ) ( ) , ( ) ( ) , ( ) ( ), ( ) ( ) , ( ). . . . ..H p m H C O p m C O C O p m C O H O p m H O C H O Hp m C H O H C H p m C Hn C n C n C n C nC n C t Q? ? ????? ? ? ? ???? 進(jìn) [1441＋ ＋ ＋ 102＋ 640＋ 34 ]t ＝ 134009312 ∴ t＝ 270℃ 則產(chǎn)物離開反應(yīng)器的溫度為 270℃ 。k） CH3OH 在 543K 時的 Cp,mθ＝ +10﹣ 3543+（ ﹣ ） 10﹣ 6543178。k） H2在 543K 時的 Cp,mθ＝ ＋﹙﹣ ﹚ 10﹣ 3543＋ 210﹣ 6543178。－ 179。] （ J∕molk） ＝ 10﹣ 3（ J∕mol） ] ＝﹣ （ J∕molk） 由上式得： ΔrHmθ（ ）＝ ΔrHmθ（ ） + 5 2 3 .1 52 9 8 ,1 5 V C p , m B d TB ??? （ ） ＝ [﹣ 10﹣ 3+（﹣ ） （ － ） +1/210﹣ 3（ 178。k） ∑VBc(B) ＝ (﹣ 22－ )（ J∕molk） 進(jìn)料： Q Cnt??１ = 286930 ％ 303 ＋ 109230 ％ 303 ＋14430％ 303＋ 30％ 303 =10937171 出 料： 2Q Cnt?? = 286970 ％ 483 ＋ 109270 ％ 483 ＋14470％ 483＋ 70％ 483 =4191385 CO + 2H2 ＝ CH3OH ΔH＝﹣ CO2 +3H2 ＝ CH3OH + H2O ΔH＝﹣ ∵ ΔrHmθ（ T）＝ ΔrHmθ（ ） +2 9 8 .1 5 C p .m B d TT BV ??? （ ） ∴ 假設(shè)合成塔內(nèi)的溫度為 250℃ 即 523K： 18 對于反 應(yīng) CO﹢ 2H2＝ CH3OH 在 523K 時的 ΔrHmθ為： CO 的 Cp,mθ＝ +10﹣ 3( / )TK H2的 Cp,mθ＝ +（﹣ ） 10﹣ 3( / )TK+210﹣ 6 2( / )TK CH3OH 的 Cp,mθ＝ +103( / )TK+﹙﹣ ﹚ 10﹣ 6 2( / )TK ∑VBa(B) ＝ (﹣ 2706－ 2+) （ J∕molk） CH4在 483K 時的 Cp,mθ＝ a+bT+cT 178。k） H2在 483K 時的 Cp,mθ＝ a+bT+cT 178。k） 物質(zhì) Cp,mθ（ J∕mol =377mol/h=2H2 + CO ＝ CH3OH （ 31） 2 1 1 100mol50% 100mol 50mol 50mol CO2 +3H2 ＝ CH3OH + H2O （ 32） 1 3 1 1 377%50% （ 33） CO+ 3H2 ＝ CH4 + H2O 1 3 1 1 1001% 1mol 3mol 1mol 1mol 2CO + 2H2 ＝ CO2 + CH4 （ 34） 2 2 1 1 1002% 2mol 2mol 1mol 1mol 4CO+8H2＝ C4H9OH+3H2O （ 35） 4 8 1 3 1001% 1mol 2mol 2CO + 4H2 ＝ CH3OCH3 + H2O （ 36） 2 4 1 1 1002% 2mol 4mol 1mol 1mol 15 參加反應(yīng)的一氧化碳＝ 50+12+1+2＝ 56mol 參加反應(yīng)的二氧化碳＝ 參加反應(yīng)的氫氣＝ 100++3+2+2+4＝ 生成的水＝ +1++1＝ 生成的甲烷＝ 1+1＝ 2mol 生成的甲醇＝ 50+＝ 生成的丁醇＝ 生成的二氧化碳＝ 1mol 生成的乙醚＝ 1mol 實(shí)際生成甲醇的量（以 kmol/h 為基準(zhǔn)）甲醇的收率為 95% 1500001000247。 13 列管式等溫反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)是溫度易于控制，單程轉(zhuǎn)化率較高，循環(huán)氣量小，能量利用較經(jīng)濟(jì)，反應(yīng)器生產(chǎn)能力大，設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊。 12 圖 圖 (2)列管式等溫反應(yīng)器 該類反應(yīng)類似于列管式換熱器，其結(jié)構(gòu)示意如圖 所示。段中進(jìn)行的反應(yīng)為絕熱反應(yīng)，釋放的反應(yīng)熱使反應(yīng)氣體溫度升高，但未超過反應(yīng)溫度高 限， 于下一段間再與冷激氣混合降溫后進(jìn)入再下一段床層進(jìn)行反應(yīng)。以下介紹低壓法合成甲醇所采用的冷激式和列管式兩種反 應(yīng)器。 2 1 3 5 4 6 7 11 ④ 盡量組織熱量交換，充分利用反應(yīng)余熱，降低能耗。 工藝對甲醇合成反應(yīng)器的要求 ① 甲醇合成是放熱反應(yīng)，因此．合成反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)應(yīng)能保證在反應(yīng)過程中及時將反應(yīng)放出的熱量移出，以保持反應(yīng)溫度盡量接近理想溫度分布。合成塔副產(chǎn)的蒸汽和外部補(bǔ)充的高壓蒸汽經(jīng)過熱器過熱至 500℃ 后送去帶動透平壓縮機(jī)，透平壓縮機(jī)使用后的低壓蒸汽作為甲醇精制工段的熱源。通常壓縮機(jī)的位置宜放在合成反應(yīng)器的前面，以使合成反映其處于回路中壓力較高的位置，同時壓縮的溫升也可以被回收利用。一般在工業(yè)生產(chǎn)中均采用進(jìn)反應(yīng)器的氣體與反應(yīng)后的高溫氣體進(jìn)行熱交換的方法，這樣既可提高進(jìn)反應(yīng)器氣體的溫度，又可降低出反應(yīng)器的氣體溫度，合理的利用了熱能。采用銅基催化劑的低壓法甲醇合成，工業(yè)上一般控制空速為 10000～ 20200h1。另外，增加空速有利于反映熱的移出，防止催化劑過熱。工業(yè)生產(chǎn)上一般控制循環(huán)氣量為新鮮原料的 ～ 6 倍。此外，二氧化碳的存在也可抑制二甲醚的生成。但是，氫過量太多會降低反應(yīng)設(shè)備的生產(chǎn)能力。一氧化碳含量高，不僅對溫度控制不利，而且也回應(yīng)起羰基鐵在催化劑上的積聚，使催化劑失去活性，故一般采用氫過量。但是增加壓力要消耗能量，而且還受設(shè)備強(qiáng)度限制，必須采用高壓，以提高其推動力。由于合成甲醇是放熱反應(yīng)，反應(yīng)熱必須及時移走，否則易使催化劑升溫過高，不僅會導(dǎo)致副反應(yīng)增加，而且會是催化劑因發(fā)生熔結(jié)現(xiàn)象使活性下 降。對 ZnOCr2O3 催化劑，最適宜溫度為 380℃ 左右；而對 CuOZnOAl2O3催化劑，最適宜溫度為 230～ 270℃ 。 溫度 甲醇合成過程是屬于可逆放熱反應(yīng)過程，溫度是極其重要的因素。因此，當(dāng)壓力增高時，促使反應(yīng)向右進(jìn)行，甲醇的平衡率就高；反之，如果降低反應(yīng)的壓力，就會促使反應(yīng)向左邊移動，這時已經(jīng)生成的甲醇又會分解成氫、一氧化碳?xì)怏w，則甲醇的平衡產(chǎn)率就低。換句話說，在較低溫度下進(jìn)行甲醇的合成反應(yīng)，將使反應(yīng)進(jìn)行的更加安全，而在較高的溫度下反應(yīng)，氣體混合物中將剩余大量未反應(yīng)的氫、一氧化碳?xì)怏w。這樣，一面補(bǔ)充參加反應(yīng)的物質(zhì)，一面除去反應(yīng)的生成物，就可以使反應(yīng)向著生成甲醇的方向不斷進(jìn)行。 甲醇合成的主反應(yīng)是一個可逆、放熱、體積縮小的化學(xué)反應(yīng)。 很多研究證明，氫與一氧化碳在合成反應(yīng)中發(fā)生的變化很復(fù)雜，可以用以下的幾個化學(xué)反應(yīng)式來說明。由于焦?fàn)t氣含 55%～ 60%的 H2,23%～ 27%的 CH4，提供了優(yōu)質(zhì)的碳、氫資源，因 此，大力發(fā)展煤焦化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)將成為具有中國特色的煤潔凈、高效開發(fā)與利用 之路 。在較低壓力和較低溫度下合成甲醇，可以降低對設(shè)備的要求，簡化壓縮系統(tǒng)，節(jié)省動力消耗，可以節(jié)省投資和降低生產(chǎn)成本。該法的關(guān)鍵在于 使用了一種新型銅基催化劑 (CuZnAl)，綜合利用指標(biāo)要比低壓法更好。隨著石油工業(yè)不斷的發(fā)展和蒸汽透平技術(shù)的應(yīng)用，在生產(chǎn)甲醇的方法中低壓法有更加寬廣的發(fā)展空間。 (2)低壓法 即用一氧化碳與氫氣為原科在低壓 ()和 275℃ 左右的溫度下，采銅基催化劑(CuZnCr)合成甲醇。 （ 7）焦?fàn)t煤氣含有 H2（ 55～ 60%）， CH4（ 23～ 27%）， CO（ 5～ 8%）， CO2（ ～%）， N2（ 3～ 7%）， O2（ %），密度為 ～ kg/Nm3。 焦?fàn)t煤氣 概述 4 焦?fàn)t煤氣是指用幾種煙煤配成煉焦用煤，在煉焦?fàn)t中經(jīng)高溫干餾后，在產(chǎn)出焦炭和焦油產(chǎn)品的同時所得到的可燃?xì)怏w，是煉焦產(chǎn)品的副產(chǎn)品。 市場分析 國際市場情況：國外市場的產(chǎn)量大于消費(fèi)量，因受天然氣來源，價格影響， 2020 年世界甲醇生產(chǎn)能力約為 萬噸 /年，市場需求量將達(dá) 萬噸，也基本保持供需平衡。其原理是，甲醇本身無毒，而代謝產(chǎn)物有毒，因此可以通過抑制代謝的方法來解毒。失明的原因是，甲醇的代謝產(chǎn)物甲酸會累積在眼睛部位，破壞視覺神經(jīng)細(xì)胞。甲醇的致命劑量大約是 70 毫升。主要應(yīng)用于精細(xì)化工， 塑料 等領(lǐng)域，用來制造 甲醛 、 醋酸 、氯甲烷、甲氨、 硫酸二 甲酯 等多種有機(jī)產(chǎn)品，也是 農(nóng)藥 、醫(yī)藥的重要原料之一。單產(chǎn)甲醇（分高壓法低壓和中壓法），或與 合成 氨 聯(lián)產(chǎn)甲醇（聯(lián)醇法）。分子量 ， 相對密度 (20/4℃ )，熔點(diǎn) ℃ ，沸點(diǎn) ℃ ，燃燒熱 ，閃點(diǎn) ℃ ，自燃點(diǎn) ℃ ，蒸氣密度 ，蒸氣壓(100mmHg ℃ )，蒸氣與空氣混合物 爆炸極限 6～ %（體積比），能與水、乙醇 、 乙醚 、 苯 、 酮 、 鹵代烴 和許多其他 有機(jī)溶劑 相混溶，但是不與石油醚混溶，遇熱、明火或氧化劑易燃燒。 20 世紀(jì) 70 年代中期以后，世界上新建和擴(kuò)建的甲醇裝置幾乎都采用低壓法。 1857 年法國伯特 格（ Berthelot）用一氯甲烷水解制得甲醇。methanol synthesis。 該設(shè)計(jì)主要采用 Lurgi 低壓法合成甲醇，以焦?fàn)t煤氣為原料，催化劑為銅基催化劑，其活性組分是 CuO、 ZnO 和 Al2O3，該催化劑的活性較高，在 230270℃ 的溫度、 510MPa的操作壓力下合成甲醇的。 年產(chǎn) 15 萬噸甲醇合成工段工藝設(shè)計(jì) Process Design of 150 kt/a Me